JP2020157250A - 中空糸膜モジュールの洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空糸膜に付着した濁質を万遍なく十分に除去できる中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供する。【解決手段】中空糸膜モジュールは、処理水出口５及び上部排出口８を有する容器１と、原水を固液分離するための中空糸膜２であって、容器１内に上下方向に配置された複数の中空糸膜２と、中空糸膜２の上端部を固定しており、容器１内の上部に配置された上端固定部３と、上端固定部３の上側に形成され、各中空糸膜２の内部が連通した透過水室７と、原水室１０と、中心管４とを有する。開口１１から空気を供給して第一次空気洗浄した後、逆洗する。次いで、中心管４から空気を供給して第二次空気洗浄した後、排水する。【選択図】図１

Description

本発明は中空糸膜モジュールの洗浄方法に関し、特に、膜に付着した濁質を十分に洗浄除去することができる中空糸膜モジュールの洗浄方法に関する。

中空糸膜モジュールは、濁質成分や有機物を除去する手段として、純水製造や排水回収分野などで広く用いられている。中空糸膜モジュールの膜には、精密濾過膜（ＭＦ膜）や限界濾過膜（ＵＦ膜）などが分離対象に応じて使い分けられており、前者は０．１μｍ前後、後者は０．００５〜０．５μｍの細孔が一般的である。

ＵＦ膜やＭＦ膜モジュールの運転に際しては、膜に汚れが付着するため、通常０．５〜６０分毎に水及び／又は気体で膜を洗浄（物理洗浄）する。

中空糸膜モジュールに供給する懸濁水中に濁質や有機物が大量に含まれている場合、膜の目詰まりが発生し、逆洗頻度、薬品洗浄頻度が高くなるだけでなく、膜交換頻度も高くなる。膜の目詰まりを防止するために、膜の単位面積当たりの通水量を低下させる方法が一般的であるが、この方法では膜設置本数が多くなるという課題があった。

特許文献１には、膜の濁質除去性を向上させるため、空気と水を使った逆洗方法が提案されている。しかし、この方法は、濁質の種類、量によっては、濁質除去性があまり向上しない場合があり、より高性能な逆洗方法が求められている。

一般的な物理洗浄工程は、透過水側から原水側に透過水を押し出す逆洗浄工程を行い、膜内部の閉塞物を膜外に排出するとともに、膜表面のケーク層を浮かせる。その後に、モジュール容器の下部から上部に空気を流して中空糸膜を揺らす排濁洗浄を行う。しかしながら、特に原水の濁質濃度が高い場合など、膜表面に濁質汚染が強固に付着している箇所においては、逆洗浄においてケーク層を浮かせることができず、比較的ケーク層の薄い部分に逆洗水が流れやすくなる。その結果、逆洗浄の効果にむらが生じる。また、モジュール内の排濁を空気洗浄のみに頼るため十分な排濁洗浄効果が得られない。

空気洗浄における排濁性を向上させる手段として、特許文献２は、原水および気体を導入する手段を備えた中心管をモジュールも中心に設置し、中心管から空気をモジュール内に吹き込む技術を示している。この方法では、一般的な空気洗浄で生じるモジュール上下での洗浄空気の強弱を緩和し、モジュール全体に均等に空気を供給できるためモジュール上下での濁質汚染のムラを緩和することが可能である。しかしながら本技術では、モジュール上下に生じる洗浄空気の強度差を緩和しているが、原水を中心管から送水しているため中心管に近い中央の膜の方が、ハウジングに近い外側の膜よりも、原水が膜束を断面方向に通過する圧力損失分だけ積極的にろ過に使用されることになり、モジュール内の膜の汚染の仕方にムラが生じるという新たな問題が生じる。また、空気洗浄の排濁効果を強化はされたが、逆洗浄の効果を均質化できないという点、空気洗浄のみに排濁洗浄を頼っているという点で、上記の問題の解決には至っていない。

特開２００５−８８００８号公報 特開２０１７−１７６９６６号公報

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、中空糸膜に付着した濁質を万遍なく十分に除去できる中空糸膜モジュールの洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法は、上部に処理水出口を有する容器と、該容器の下部に原水を供給する原水供給手段と、原水を固液分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、前記上端固定部の下側に形成された原水室と、該原水室から空気及び／又は水を排出する排出手段とを有する中空糸膜モジュールを洗浄する方法において、該原水室に空気を供給して該原水室の上部から空気及び該原水室内の水の一部を排出する第一次空気洗浄工程と、該第一次空気洗浄工程の後、透過水を原水側に押し出す逆洗浄工程と、該逆洗浄工程の後に該容器の下部から洗浄排水を排出する排水工程とを有する。

本発明の一態様では、前記逆洗浄工程と前記排水工程の間に、前記原水室に空気を供給して前記原水室の上部から空気および該原水室内の水の一部を排出する第二次空気洗浄工程を行う。

本発明の一態様では、前記中空糸膜モジュールは、前記原水室内において上下方向に延在し、側周面に空気を噴出する複数の噴出孔が設けられている中心管を備えており、前記第二次空気洗浄工程においては、該中心管の噴出孔から空気を前記原水室に噴出させる。

本発明の一態様では、第二次空気洗浄工程における前記中心管への空気供給量が５０〜３００ＮＬ／ｍｉｎである。

本発明の一態様では、前記排水工程において、前記原水室に空気を導入しながら排水する。

本発明の一態様では、前記排水工程において、前記原水室に、前記中心管の前記噴出孔より空気を導入しながら排水する。

本発明の一態様では、前記容器の下部に開口が設けられており、前記第一次空気洗浄工程にあっては、該開口から前記原水室内に空気を供給する。

本発明の一態様では、前記容器の下部に開口が設けられており、前記第二次空気洗浄工程にあっては、該開口から前記原水室内に空気を１００〜３００ＮＬ／ｍｉｎ供給する。

本発明の一態様では、前記逆洗浄工程において、洗浄排水を前記原水室上部から排水する。

本発明の一態様では、前記逆洗浄水に薬剤を添加する。

本発明の中空糸膜モジュールの洗浄方法では、第一次空気洗浄工程において空気を原水室に供給すると、中空糸膜が揺動し、中空糸膜間などの濁質がほぐされ、中空糸膜表面の濁質が荒取りされる。これによって、例えば原水室内の上部など、特に膜束内に濁質がたまりやすい部分の膜面においても逆洗浄水が出やすくなる。そのため、次の逆洗工程において、中空糸膜の全体から満遍なく濁質が離脱するようになる。

第一次空気洗浄工程において、中心管とは別に設けられた、容器の下部開口から空気を導入すると、中心管から空気を供給するよりも、空気が原水室内を移動する際の流路抵抗が少ないため気泡の勢いが損なわれず、大きな気泡が勢いよく膜を揺らすようになり、濁質の荒取りに効果的である。

逆洗工程における洗浄排水をモジュールの上部から排出する場合には、第一次空気洗浄工程においてモジュールの下部から上部に運ばれた濁質をそのままモジュール上部に運び上部から排出することができるため、中空糸膜表面に残留する濁質が減少する。

本発明では、逆洗浄工程と排水工程の間に第二次空気洗浄工程を行うことが好ましい。第二次空気洗浄を行うと、逆洗によって中空糸膜表面から浮いたケーク層（濁質層）が十分に中空糸膜表面から剥離するようになる。第二次空気洗浄工程では、その前の逆洗工程によってモジュール内に水が満たされているため、第一次空気洗浄工程および逆洗工程でモジュール上部に運ばれた微細な濁質は、流れを変えることなくモジュール上部から排出される。

濁質を荒取りする目的で膜を揺らす第一次空気洗浄工程とは異なり、第二次空気洗浄工程は、第一次空気洗浄工程および逆洗工程で微細化されたフロックをモジュール外に排出することが目的である。従って、第二次空気洗浄工程では、モジュール全体に均一に空気を供給し、空気流や水流によって最も濁質が移動しやすい膜束外側に糸間の濁質を万遍なく運ぶのが好ましい。そのため、第二次空気洗浄工程では、中心管の噴出孔から原水室内に空気を導入することが望ましい。

本発明では、水工程中で原水室内に空気を導入することにより、さらに濁質排除効果を高めることができる。即ち、中空糸膜表面を排水が流れる際の剪断力が、空気導入により強化され、中空糸膜表面のケーク層がそぎ落とされ、排水と共に排出される。また、原水室下部や容器下部に接続された配管内にたまった濁質も十分に排出される。

排水工程の空気供給を前記中心管から行うと、モジュール下部から空気を供給する場合よりも細かな泡が乱流を作りながら中空糸膜に沿って上昇するので、ケーク層の剥離効果が向上する。このような膜表面や空気流による乱流形成効果を活かすため、排水工程中も逆洗浄を行ってモジュール内に水を供給しながら排水し、乱流と膜の接触時間を長くすることが望ましい。

本発明では、濾過工程において、原水をモジュールの下部から導入することにより、濾過工程における偏流を低減し、膜を均一に使用することができるため、局所的な膜汚染の進行や、それによる膜面積の低下が防止（抑制を含む）される。

本発明では、原水室内の下部に、小孔を有する分散板を設置し、原水を分散させることにより、原水の偏流がさらに低減される。

実施の形態に係る中空糸膜モジュールの断面図である。 別の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの断面図である。 実施例及び比較例の差圧の経時変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る中空糸膜モジュールの構成を示す断面図である。図１に示すように、中空糸膜モジュールは、円筒の軸心線方向を上下方向（この実施形態では鉛直方向）にして配置された容器１を備えている。この容器１内に、複数の中空糸膜２が配置されている。

中空糸膜２は、容器１の上部側において、固定部としての合成樹脂製ポッティング部３で固定されている。ポッティング部３の合成樹脂としては例えばエポキシ樹脂を用いることができる。

ポッティング部３の上側と下側にはそれぞれ処理水室７と原水室１０とが区画形成されている。中空糸膜２の上端側はポッティング部３を貫通しており、その上端の開口は処理水室７に臨み、中空糸膜２の内部は処理水室７に連通している。

ポッティング部３は例えば円盤状であり、その外周面又は外周縁部が容器１の内面に水密的に接している。

この実施の形態では、原水室１０内の下部に、多数の小孔１２ａを有した分散板１２を設け、底部の開口１１からの原水や空気を容器１内に分散させるようにしている。この実施の形態では、分散板１２をポッティング材にて構成し、中空糸膜２の下端を分散板１２に埋設している。図１では、小孔１２ａが部分的にのみ図示されているが、実際には、分散板１２の全面にわたって設けられている。

ただし、本発明では、図２のように、分散板１２を省略し、一端が開口し、他端が封止された中空糸膜２を用いてもよい。この場合は、開口している中空糸膜２の上端側をポッティング部３で固定し、封止された下端側を容器１の下部に配置する。

また、図示は省略するが、中空糸膜２をＵ字型に組み込み、中空糸膜の両端をポッティング部３で固定してもよい。この場合、中空糸膜２の中間部が容器１の下部に位置する。

中空糸膜２は、ＵＦ膜やＭＦ膜などのいずれでもよい。中空糸膜２は特に制限はないが、通常、内径０．２〜１．０ｍｍ、外径０．５〜２．０ｍｍ、有効長さ３００〜２５００ｍｍ程度のものが用いられる。このような中空糸膜２が容器１内に５００〜７０，０００本装填され、好ましくは全膜面積５〜１００ｍ^２程度の束状とされている。中空糸膜２の膜素材についても特に制限はないが、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。

容器１の内部（原水室１０）には、中心管４が略鉛直方向（容器１の軸方向）に延びている。中心管４は、例えば容器１の中心軸に沿って配置されている。中心管４は、束状となっている中空糸膜２の間に挿し込まれた状態となっている。中心管４は先端（上端）が閉じた円管であり、側周面には上下にわたって、かつ周方向に、間隔を空けて複数の噴出孔４ａが全体的に設けられている。噴出孔４ａの数は特に限定されないが、例えば５〜５０個程度である。噴出孔４ａの大きさや形状は特に限定されないが、例えば口径５〜５００ｍｍの円形である。中心管４の内径は例えば１０〜２０ｍｍ程度である。

中心管４の高さ（上下方向の長さ）は特に限定されないが、中心管４の上端がポッティング部３の下面近傍に位置していることが好ましい。なお、中心管４の上端がポッティング部３に埋設されていてもよい。

中心管４は、分散板１２を貫通している。中心管４の下端は、容器１の底面の開口１１と同レベルとなっている。ただし、開口１１を通って、容器１の外部にまで延びてもよい。開口１１には原水配管Ｌ１が接続され、原水配管Ｌ１にはポンプＰ１及びバルブＶ１が設けられている。原水配管Ｌ１のバルブＶ１よりも容器１側からは空気導入用配管Ｌ２が分岐しており、空気導入用配管Ｌ２にはバルブＶ２が設けられている。

配管Ｌ１のバルブＶ１よりも容器１側に洗浄排水排出用の配管Ｌ７が接続されており、該配管Ｌ７にバルブＶ７が設けられている。

バルブＶ１とバルブＶ２の開閉を切り替えることで、容器１への原水／空気の供給を切り替えることができる。バルブＶ１を開、バルブＶ２、Ｖ７を閉とし、ポンプＰ１により原水配管Ｌ１を介して原水を送り出すことで、原水室１０の下部から原水を供給することができる。

バルブＶ１、Ｖ７を閉、バルブＶ２を開とし、空気導入用配管Ｌ２から空気を供給することで、開口１１から気泡を供給し、中空糸膜２をバブリング洗浄することができる。バルブＶ１及びＶ２を開とし、開口１１から気液混合流を噴出させることもできる。

中心管４の下部に空気配管Ｌ８が接続され、配管Ｌ８にバルブＶ８が設けられている。配管Ｌ８から空気を供給することにより、中心管４の噴出孔４ａから放射方向に気泡を噴出させ、バブリング洗浄を行うことができる。

容器１の頂部には処理水（膜透過水）の出口５が設けられている。また、容器１の側面の上部には上部排出口８が設けられている。上部排出口８はポッティング部３の下面近傍に設けられている。ポッティング部３から上部排出口８の上縁までの距離は０〜３０ｍｍ、特に０〜１０ｍｍ程度が好ましい。上部排出口８には配管Ｌ５が接続され、配管Ｌ５にはバルブＶ５が設けられている。

処理水出口５には処理水取出配管Ｌ３が接続されており、処理水取出配管Ｌ３を介して処理水（膜透過水）が取り出される。処理水は処理水タンク９に貯留される。

処理水取出配管Ｌ３には、処理水取出配管Ｌ３に設けられたバルブＶ３と処理水出口５との間の位置に逆洗水配管Ｌ４が接続されている。逆洗水配管Ｌ４にはバルブＶ４が設けられ、バルブＶ３を閉、バルブＶ４を開とし、ポンプＰ２により逆洗水配管Ｌ４を介して処理水出口５から処理水室７に逆洗水を供給することにより、中空糸膜２の逆洗を行うことができる。図１は、逆洗水配管Ｌ４を処理水タンク９に接続し、逆洗水に処理水を用いる構成を示しているが、逆洗水は原水であってもよい。

逆洗水に薬液を添加する薬液添加手段（図示略）が設けられていてもよい。添加する薬液は、次亜塩素酸ナトリウム、強アルカリ性剤、強酸性剤等であり、膜付着物によって選択される。例えば、膜付着物が有機物、有機物を含む濁質等の場合、次亜塩素酸ナトリウムが０．０５〜０．３ｍｇＣｌ_２／Ｌ残留するように添加することが好ましい。

［濾過処理工程］
この中空糸膜モジュールによる濾過処理工程では、バルブＶ１、Ｖ３を開、バルブＶ２、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８を閉とし、ポンプＰ１を作動させ、開口１１から原水室１０に原水を供給する。この実施の形態は、デッドエンドフローであり、中空糸膜２を透過した透過水が処理水として処理水出口５から取り出され、処理水取出配管Ｌ３を介して処理水タンク９に貯留される。

ただし、中空糸膜２の外側に原水をクロスフロー方式で通水する外圧式で濾過処理してもよい。この場合、中空糸膜２を透過しなかった濃縮水は、上部排出口８から配管Ｌ５を介して排出される。排出された濃縮水を原水と混合してもよい。

［洗浄処理］
この濾過処理を継続して行うと、中空糸膜２に濁質が蓄積してくる。そこで、濾過処理を所定時間行った後、又は処理水量が減少してきた場合、中空糸膜２に捕捉された濁質を洗浄する洗浄処理を行う。

この中空糸膜モジュールの洗浄処理では、
（１） 第一次空気洗浄工程
（２） 逆洗工程
（３） 第二次空気洗浄工程（ただし省略されてもよい。）
（４） 排水工程
によって中空糸膜２等の洗浄を行う。なお、空気洗浄を以下、バブリングということがある。

［第一次空気洗浄工程］
第一次空気洗浄（バブリング）では、バルブＶ１、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ８を閉、バルブＶ２、Ｖ５を開とし、開口１１から空気を容器１に吹き込みバブリングを行う。この際の空気供給量は５０〜３００Ｌ／ｍｉｎ特に５０〜１５０Ｌ／ｍｉｎ、バブリング時間は１０秒〜２分特に２０秒〜６０秒程度が好ましい。

この第一次空気洗浄により、中空糸膜２を揺らして中空糸膜２間および原水室１０上部に付着した濁質（ケーク層）をほぐし、中空糸膜表面等の濁質の荒取りを行う。これによって、例えば中空糸膜２の上部など、特に膜束内に濁質がたまりやすい部分の膜面においても、次工程の逆洗浄時に逆洗浄水が出やすくなるため、中空糸膜２が満遍なく逆洗浄されるようになる。

第一次空気洗浄工程では、バルブＶ８，Ｖ５を開とし、中心管４から空気を供給してもよいが、下部開口１１から空気を供給すると、中心管４から空気を供給するよりも、空気がモジュール内を移動する際の流路抵抗が少ないため勢いを損なわず、大きな気泡が勢いよく膜を揺らすことができ、濁質の荒取りに効果的である。

［逆洗工程］
逆洗工程では、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ７、Ｖ８を閉、Ｖ４、Ｖ５を開とする（上部排水方式）か、又はＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ８を閉、Ｖ４、Ｖ７を開（下部排水方式）とすると共に、ポンプＰ２を作動させ、処理水室７を介して逆洗水として処理水を中空糸膜２内に送り込み、逆洗浄を行う。

上部排水方式の場合、逆洗排水は上部排出口８から配管Ｌ５を介して排出される。下部排水方式の場合、逆洗排水は配管Ｌ７から排出される。

なお、逆洗排水を上部排出口８から排出する上部排水方式の場合、第一次空気洗浄工程においてモジュールの下部から上部に運ばれた濁質を上部排出口８から排出することができるため、モジュール内に残留する濁質が減少する。

逆洗水量は、濾過処理水量の０．７〜１．２倍が好ましく、逆洗時間は１０秒〜１分程度が好ましい。

前述の通り、逆洗水に薬剤を添加してもよい。

［第二次空気洗浄工程］
本発明では、逆洗工程の後、第二次空気洗浄工程（第二次バブリング工程）を行うことが好ましい。なお、前述の通り、この第二次空気洗浄工程は省略されてもよい。

第二次空気洗浄工程では、バルブＶ２、Ｖ５を開、その他のバルブを閉とし、配管Ｌ２及び開口１１から空気を原水室１０内に吹き込み、配管Ｌ５から排出する（底部給気方式）か、又はバルブＶ８、Ｖ５を開、その他のバルブを閉とし、空気を中心管４の噴出孔４ａから原水室１０内に噴出させ（中心管給気方式）、配管Ｌ５から排出する。

底部給気方式の場合、空気供給量は１００〜３００Ｌ／ｍｉｎ特に１００〜２００Ｌ／ｍｉｎとし、バブリング時間は１０秒〜２分特に１０秒〜１分程度とすることが好ましい。中心管給気方式の場合、空気供給量は５０〜３００Ｌ／ｍｉｎ特に５０〜１５０Ｌ／ｍｉｎとし、バブリング時間は１０秒〜２分特に１０秒〜１分程度とすることが好ましい。

この第二次空気洗浄工程を行うと、逆洗によって浮いたケーク層を十分に膜表面から剥離させることができる。第二次空気洗浄工程では、その前の逆洗工程によってモジュール内に水が満たされているため、第一次空気洗浄工程および逆洗工程で原水室１０の上部に運ばれた微細な濁質は、流れを変えることなく上部排出口８から配管Ｌ５へ排出される。

濁質を荒取りする目的で中空糸膜を揺らす第一次空気洗浄工程とは異なり、第二次空気洗浄工程は、第一次空気洗浄工程および逆洗工程で微細化されたフロックをモジュール外に排出することが目的であるため、原水室１０の全体に均一に空気を供給し、空気流や水流によって最も濁質が移動しやすい中空糸膜束の外側に中空糸膜間の濁質を移動させるのが好ましい。そのため、バルブＶ８、Ｖ５を開として、中心管４から原水室１０内に空気を噴出させることが望ましい。

中心管４には上下方向の全体にわたって多数の噴出孔４ａが設けられているため、中空糸膜２の上端固定部近傍（ポッティング部３近傍）も含め中空糸膜２の全体に気泡を噴射し、濁質を万遍なく除去することができる。また、バブリング洗浄の際の空気量を多くしても、モジュール下部のみから上部へ空気を流す方式と比較して、中空糸膜２のヨレや折れを防止できる。

［排水工程］
排水工程では、バルブＶ７を開とし、配管Ｌ７から排水を行う。排水工程では、バルブＶ５又はＶ８を開とし、原水室１０内に空気を導入することが望ましい。これは、空気導入により膜表面を流れる水による剪断力が大きくなり、膜表面のケーク層をそぎ落とす効果が奏される。また、原水室１０内の下部や配管Ｌ７内にたまった濁質も十分に排出されるようになる。

排水工程において、バルブＶ８を開とすることにより、空気を中心管４から供給すると、細かな気泡が膜表面に細かな乱流を作りながら上昇すると共に、排水表面も気泡によって乱れるため、中空糸膜２表面からのケーク層の剥離効果が向上する。

排水工程中においても、バルブＶ４を開とし、ポンプＰ２を作動させて中空糸膜２内に逆洗水を供給してもよく、特に中心管４から空気を供給しながら、かつ逆洗水を供給しながら排水を行うのが好ましい。このように、排水工程中も逆洗浄を行ってモジュール内に水を供給しながら排水することにより、乱流と膜の接触時間が長くなり、濁質が十分に排出されるようになる。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。本発明では、底部の開口１１を省略し、容器１の下部側面に開口１１を設け、配管Ｌ７を該開口１１に接続している。また、配管Ｌ１は中心管４に接続されている。配管Ｌ８は省略されている。

［実施例１（空気洗浄→逆洗→排水）］
井戸水に３８％塩化第二鉄を５０ｍｇ／Ｌ添加し、撹拌強度Ｇ値１２０［１／ｓｅｃ］の反応槽で約５分間撹拌し、さらにＧ値５０［１／ｓｅｃ］の凝集槽で約５分間撹拌して凝集させた凝集処理水を原水とした。この原水を、図２に示す中空糸膜モジュールに４ｍ^３／ｍ^２／ｄにてクロスフロー通水した。中空糸膜モジュールの構成は次の通りである。

容器１：内径２００ｍｍ、高さ１５００ｍｍ
中空糸：外径１．４ｍｍのポリフッ化ビニルデン製ＵＦ膜、膜面積３２ｍ^２
中心管４：容器１内に延在する長さ１３００ｍｍ、内径１３ｍｍ、外径１８ｍｍ
噴出孔４ａ：口径１０ｍｍ、４８個
分散板１２の小孔１２ａ：直径８ｍｍ、４４個

濾過処理３０ｍｉｎ毎に、次の（１）〜（３）の工程よりなる洗浄を行った。
（１）第一次空気洗浄：まずバルブＶ２、Ｖ５のみを開とし、開口１１から空気を１００ＮＬ／ｍｉｎで３０秒供給して第一次空気洗浄を行った。排空気は配管Ｌ５から流出させた。
（２）逆洗：次いで、バルブＶ４、Ｖ５のみ開とし、ポンプＰ２を作動させ、処理水タンク８内の処理水を薬品添加することなく中空糸膜２に４ｍ^３／ｍ^２／ｄ相当の流量で３０秒供給して逆洗した。逆洗排水は配管Ｌ５から流出させた。
（３）排水：次いで、バルブＶ７、Ｖ８のみ開とし、中心管４から空気を供給しながら配管Ｌ７から排水した。空気の供給量は８０ＮＬ／ｍｉｎとした。

この中空糸膜モジュールの膜差圧の経時変化を図３に示す。

［比較例１］
逆洗工程を第一次空気洗浄工程の前に行ったこと以外は実施例１と同一条件にて濾過及び洗浄を行った。膜差圧の経時変化を図３に示す。

＜考察＞
空気バブリングによってモジュール内の濁質をほぐして膜表面から荒取りした後に逆洗浄を実施する実施例１によると、逆洗浄を万遍なく行うことができ、モジュール内中空糸膜の局所的な汚染の進行を抑制し、中空糸膜全体を有効にろ過に活用できる。これによって、図３の通り、水逆洗を空気バブリングの前に実施した比較例１に比べて、実施例１は膜間差圧の上昇が長期にわたって抑制された。

［実施例２（第一次空気洗浄→逆洗→排水）］
実施例１で用いたものと同じ中空糸膜モジュールに、次に説明する原水を３０分間通水して全量濾過処理を行った。原水は、水道水に濁質（ベントナイトを１０ｍｇ／Ｌ）を添加した水に対して、工業用塩化第二鉄（濃度３８％）を１００ｍｇ／Ｌ添加した後に、炭酸水素ナトリウム及び硫酸によりｐＨを６．０に調整して１０分間攪拌した凝集処理水である。

濾過処理後、第一次空気洗浄として、バルブＶ２、Ｖ５のみ開き、モジュール下部から上部に１００ＮＬ／ｍｉｎの空気を流して膜を揺らす空気バブリングを３０秒行った。

次いで、逆洗工程として、バルブＶ５、Ｖ４のみ開いてP２を稼働させてフラックス４ｍ^３／ｍ^２／ｄ相当の処理水を供給して３０秒間逆洗浄を行った。次いでバルブＶ５、Ｖ７のみ開き、配管Ｌ７から排水を行った。

洗浄排水をすべて回収し、排水中のＳＳ量を求めた。ＳＳ濃度はφ４７ｍｍ、孔径１μｍのガラスフィルターで排水を濾過した際の濾紙上残渣の乾燥重量によって求めた。供給した全濁質量に対する逆洗で排出された濁質量の割合（濁質排除率）を表１に示した。

［実施例３（第一次空気洗浄→逆洗→第二次空気洗浄（底部給気）→排水）］
実施例２において、第二次空気洗浄を行った。即ち、逆洗浄を行った後に、バルブＶ２、Ｖ５のみを開き、モジュール下部の開口１１から上部排出口８に向って、１００ＮＬ／ｍｉｎの空気を流して膜を揺らす空気バブリングを３０秒行う第二次空気洗浄を行い、その後、排水工程を行った。これ以外は、実施例２と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［実施例４（第一次空気洗浄→逆洗→第二次空気洗浄（中心管給気）→排水）］
実施例３において、第二次空気洗浄の空気供給を中心管４から行った。即ち、バルブＶ８、Ｖ５のみを開いて中心管から５０ＮＬ／ｍｉｎの空気を供給して第二次空気洗浄を行った。これ以外は、実施例３と同様の処理を行った。（排水工程では、実施例２，３の通り、バルブＶ７，Ｖ５のみが開とされる。）濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［実施例５（第一次空気洗浄→逆洗→第二次空気洗浄→排水）］
実施例４において、排水工程において、バルブＶ７、Ｖ８のみを開いて中心管４から５０ＮＬ／ｍｉｎの空気を供給しながら配管Ｌ７より排水したこと以外は、実施例４と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［実施例６（第一次空気洗浄→逆洗→第二次空気洗浄→逆洗しながら排水）］
実施例５において、排水工程において、バルブＶ７、Ｖ８を開とすると共に、さらにバルブＶ４を開としポンプＰ２を作動させ、処理水を４ｍ^３／ｍ^２／ｄ相当の流量で１５秒で供給し、水逆洗を行いながら排水した、これ以外は、実施例５と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［実施例７（第一次空気洗浄→逆洗（下部から排出）→排水）］
実施例２において、逆洗浄工程においてＶ５の代わりにＶ７を開いて配管Ｌ７から排水した。これ以外は実施例２と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［実施例８（第一次空気洗浄→薬液逆洗→第二次空気洗浄→排水）］
逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを３００ｍｇＣｌ_２／Ｌとなるように添加したこと以外は実施例６と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

［比較例２（逆洗→第一次空気洗浄→排水）］
実施例２において、まず逆洗を行い、その後第一次空気洗浄を行った。これ以外は実施例２と同様の処理を行った。濁質排除率の測定結果を表１に示す。

＜考察＞
表１の通り、実施例２では空気バブリングによってモジュール内の濁質（ケーク層）をほぐして膜表面から荒取りした後に逆洗浄を実施したため、逆洗浄によって膜表面のケーク層を十分に浮かせて除去されるようになった。その結果、膜表面に濁質の塊を残したまま逆洗浄を行った比較例２に比べて、濁質排除率が増加した。

実施例３では、水逆洗を行った後に、開口１１から空気を供給して第二次空気洗浄を行い、再度膜を揺らして膜束内の濁質を膜束外に逃がした。このため、濁質排除率が実施例２に比べて増加した。

実施例４では、第二次空気洗浄の空気を中心管４から供給した。この中心管４からの空気洗浄により、膜束内の濁質が膜束外側に運ばれるようになり、排水時にスムーズに排出される。これにより、濁質排除率が増加した。

実施例５では、排水時に中心管４から空気を導入したことにより、排水時に膜面が受ける剪断力が実施例４よりも大きい。その結果、膜表面のケーク層を剥離して巻きこみながら排水が行われるようになり、濁質排除率が実施例４よりもさらに増加した。

実施例６では、排水工程において、逆洗浄水を供給しながら排水を行った。中心管４から供給される空気と原水室１０内の水とが混合することによって生じる乱流が長時間膜表面に接触し、膜表面のケーク層を巻き込みながら排水が行われた。この結果、濁質除去率が実施例５よりもさらに向上した。

実施例７では逆洗浄排水をモジュール下部から排出させた。この場合、逆洗浄排水をモジュール上部から抜く実施例２よりも、空気バブリングで持ち上げられた濁質がモジュール内を移動する距離が増加するため、膜束内や膜表面に濁質がとどまりやすくなる。この結果、実施例２よりも濁質排除率が低くなった。実施例２，７の対比から、逆洗浄排水はモジュール上部から排水することが望ましいことが認められる。

実施例８では、逆洗水に酸化剤を添加した結果、実施例６よりも高い濁質排除率となった。

比較例２では、第一次空気洗浄よりも前に逆洗を行ったため、逆洗効果は低く、濁質排除率が低い。

１ 容器
２ 中空糸膜
３ ポッティング部
４ 中心管
５ 処理水出口
７ 処理水室
８ 上部排出口
９ 処理水タンク
１０ 原水室
１１ 開口

Claims (11)

1. 上部に処理水出口を有する容器と、
   該容器の下部に原水を供給する原水供給手段と、
   原水を固液分離するための中空糸膜であって、該容器内に上下方向に配置された複数の中空糸膜と、
   該中空糸膜の上端部を固定しており、該容器内の上部に配置された上端固定部と、
   該上端固定部の上側に形成され、各中空糸膜の内部が連通した透過水室と、
   前記上端固定部の下側に形成された原水室と、
   該原水室から空気及び／又は水を排出する排出手段と
   を有する中空糸膜モジュールを洗浄する方法において、
   該原水室に空気を供給して該原水室の上部から空気及び該原水室内の水の一部を排出する第一次空気洗浄工程と、
   該第一次空気洗浄工程の後、透過水を原水側に押し出す逆洗浄工程と、
   該逆洗浄工程の後に該容器の下部から洗浄排水を排出する排水工程と
   を有する中空糸膜モジュールの洗浄方法。
2. 前記逆洗浄工程と前記排水工程の間に、前記原水室に空気を供給して前記原水室の上部から空気および該原水室内の水の一部を排出する第二次空気洗浄工程を行う請求項１の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
3. 前記中空糸膜モジュールは、前記原水室内において上下方向に延在し、側周面に空気を噴出する複数の噴出孔が設けられている中心管を備えており、
   前記第二次空気洗浄工程においては、該中心管の噴出孔から空気を前記原水室に噴出させる請求項２の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
4. 前記中心管への空気供給量が５０〜３００ＮＬ／ｍｉｎである請求項３の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
5. 前記排水工程において、前記原水室に空気を導入しながら排水する請求項１〜４のいずれかの中空糸膜モジュールの洗浄方法。
6. 前記排水工程において、前記原水室に、前記中心管の前記噴出孔より空気を導入しながら排水する請求項３の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
7. 前記容器の下部に開口が設けられており、前記第一次空気洗浄工程にあっては、該開口から前記原水室内に空気を供給する請求項１〜６のいずれかの中空糸膜モジュールの洗浄方法。
8. 前記容器の下部に開口が設けられており、前記第二次空気洗浄工程にあっては、該開口から前記原水室内に空気を１００〜３００ＮＬ／ｍｉｎ供給する請求項１又は２の中空糸膜モジュールの洗浄方法。
9. 前記排水工程において、逆洗浄しながら排水する請求項１〜８のいずれかの中空糸膜モジュールの洗浄方法。
10. 前記逆洗浄工程において、洗浄排水を前記原水室上部から排水する請求項１〜９のいずれかの中空糸膜モジュールの洗浄方法。
11. 前記逆洗浄水に薬剤を添加することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの中空糸膜モジュールの洗浄方法。

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